第三章 机械波 A卷【单元检测】（解析版）

学而优教有方第三章机械波A卷班级姓名学号分数（考试时间：90分钟试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。第Ⅰ卷（选择题共60分）选择题（共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1.（2023新课标卷）船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。声波在空气中和在水中传播时的（）A.波速和波长均不同 B.频率和波速均不同C.波长和周期均不同 D.周期和频率均不同【答案】A【解析】声波的周期和频率由振源决定，故声波在空气中和在水中传播的周期和频率均相同，但声波在空气和水中传播的波速不同，根据波速与波长关系可知，波长也不同。故A正确，BCD错误。故选A。2.（2023北京卷）位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波．时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，则时的波形图为（）A．B．C．D．【答案】D【解析】t=0时波源开始振动，t=T时的波形图为图D。3．（2023广东卷）渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物．声波在水中传播速度为，若探测器发出频率为的声波，下列说法正确的是（）A．两列声波相遇时一定会发生干涉B．声波由水中传播到空气中，波长会改变C．该声波遇到尺寸约为的被探测物时会发生明显衍射D．探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关【答案】B【解析】只有频率相同的两列声波相遇才会发生干涉，A错误；由于声波在水中传播速度大于在空气中传播速度，声波由水中传播到空气中，波长会改变，B正确；由λ=v/f可得该声波在水中的波长λ=1500÷（1.5×106）m=1.0×10-3m，根据发生明显衍射的条件可知，该声波遇到尺寸约为1mm的被探测物时会发生明显衍射，C错误；根据多普勒效应，探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度有关，D错误。4.（2023上海卷）有一列沿x轴正方向传播的简谐机械波，t=0时的波形图如图所示，则t=8T时在C、D之间的波形图为【答案】C【解析】从t=0时的波形图可知，波长λ=0.5m，经过8T，需要将沿x轴正方向平移8个波长即4m，所以则t=8T时在C、D之间的波形图为C。5.（2023海南卷）下面上下两图分别是一列机械波在传播方向上相距6m的两个质点P、Q的振动图像，下列说法正确的是（）A.该波的周期是5s B.该波的波速是3m/sC.4s时P质点向上振动 D.4s时Q质点向上振动【答案】C【解析】由振动图像可看出该波的周期是4s，A错误；由于Q、P两个质点振动反相，则可知两者间距离等于，n=0，1，2，…根据，n=0，1，2，…，可知B错误；由P质点的振动图像可看出，在4s时P质点在平衡位置向上振动，C正确；由Q质点的振动图像可看出，在4s时Q质点在平衡位置向下振动，D错误。6.（2023湖北卷）一列简谐横波沿x轴正向传播，波长为，振幅为。介质中有a和b两个质点，其平衡位置分别位于和处。某时刻b质点的位移为，且向y轴正方向运动。从该时刻开始计时，a质点的振动图像为（）A. B.C. D.【答案】A【解析】ab之间的距离为此时b点的位移4cm且向y轴正方向运动，令此时b点的相位为，则有解得或（舍去，向下振动）由ab之间的距离关系可知则，可知a点此时的位移为且向下振动，即此时的波形图为图像A正确。7．（2023浙江1月卷）主动降噪耳机能收集周围环境中的噪声信号，并产生相应的抵消声波．，某一噪声信号传到耳膜的振动图像如图所示，取得最好降噪效果的抵消声波（声音在空气中的传播速度为）（）A．振幅为2AB．频率为C．波长应为的奇数倍D．在耳膜中产生的振动与图中所示的振动同相【答案】B【解析】主动降噪耳机是根据波的干涉条件，抵消声波与噪声的振幅。根据波动干涉条件可知，频率相同，相位相反，叠加后才能相互抵消来实现降噪的。抵消声波与噪声的振幅相同，其振幅也为A，A错误；抵消声波与噪声的频率相同，由，B正确；抵消声波与噪声的波速、频率相同，则波长也相同，为，，C错误；抵消声波在耳膜中产生的振动与图中所示的振动反相，D错误。8.（2023湖南卷）如图（a），在均匀介质中有和四点，其中三点位于同一直线上，垂直．时，位于处的三个完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图（b）所示，振动方向与平面垂直，已知波长为．下列说法正确的是（）A.这三列波的波速均为B.时，处的质点开始振动C.时，处的质点向轴负方向运动D.时，处的质点与平衡位置的距离是【答案】C【解析】A．由图（b）的振动图像可知，振动的周期为4s，故三列波的波速为A错误；B．由图（a）可知，D处距离波源最近的距离为3m，故开始振动后波源C处的横波传播到D处所需的时间为，故时，D处的质点还未开始振动，B错误；C．由几何关系可知，波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为故时，仅波源C处的横波传播到D处，此时D处的质点振动时间为由振动图像可知此时D处的质点向y轴负方向运动，C正确；D．时，波源C处的横波传播到D处后振动时间为由振动图像可知此时D处为波源C处传播横波的波谷；时，波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为由振动图像可知此时D处为波源A、B处传播横波的波峰。根据波的叠加原理可知此时D处质点的位移为故时，D处的质点与平衡位置的距离是2cm。D错误。故选C。9.图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0s时刻的波形图，图乙为参与波动的某一质点的振动图像，下列说法正确的是（）A.该简谐横波的波长为4mB.图乙可能是图甲中质点M的振动图像C.从此刻起，质点Q比P先回到平衡位置D.t=0~1s，质点P运动路程为0.8cm【答案】AD【解析】A．从图甲中可以知道，该简谐横波的波长为4m，故A正确；B．图乙中0时刻质点正从平衡位置向负方向振动，根据同侧法，波向x轴正方向传播，图甲中0时刻质点M正从平衡位置向正方向振动，图乙不可能是图甲中质点M的振动图像，故B错误；C．根据同侧法，0时刻质点Q正向正方向振动，到最大位移处再回到平衡位置，而P已经在最大位移处了，故P质点先回到平衡位置，故C错误；D．从图乙中可以知道，该波的周期为1s，t=0~1s，质点P运动的路程为0.8cm，故D正确。故选AD。10.（2023全国乙卷）一列简谐横波沿x轴传播，图（a）是时刻的波形图；P是介质中位于处的质点，其振动图像如图（b）所示。下列说法正确的是（）A.波速为B.波向左传播C.波的振幅是D.处的质点在时位于平衡位置E.质点P在0~7s时间内运动的路程为【答案】ABE【解析】A．由图a可知波长为4m，由图b可知波的周期为2s，则波速为故A正确；B．由图乙可知t=0时，P点向下运动，根据“上下坡”法可知波向左传播，故B正确；C．由图a可知波的振幅为5cm，故C错误；DE．根据图a可知t=0时x=3m处的质点位于波谷处，由于可知在t=7s时质点位于波峰处；质点P运动的路程为故D错误，E正确；故选ABE。11.某介质中两持续振动的振源P、Q分别位于x轴上x1＝-3cm和x2＝9cm处，t＝0时刻两振源同时开始振动，t＝3s时刻在x轴上第一次形成如图所示的波形。则下列说法正确的是（）A.振源Q的这列波波长为3cmB.振源P起振方向沿y轴正方向C.振源为Q的振动方程为y＝-2sin（πt）cmD.两列波在x＝3cm处相遇后，该质点的振动始终加强【答案】BC【解析】A．由图可知振源Q的这列波波长为2cm，选项A错误；B．因振源P产生的波在t＝3s时刻传到x=0的位置，则振源P起振方向沿y轴正方向，选项B正确；C．波速周期由图可知，振源Q起振方向沿y轴负方向，则振源为Q的振动方程为y＝-2sin（πt）cm选项C正确；D．两列波在同一介质中传播，则波速相等，在x＝3cm处相遇后，该质点的振动始终减弱，选项D错误。故选BC。12.如图甲所示，在同种均匀介质中有两个质点P和Q，其振动图像分别如图乙中实线、虚线所示，它们形成的波沿两者之间的连线相向传播，则（）A.P、Q形成的两列波的波速之比为B.P、Q形成的两列波的波长之比为C.时，P和Q振动的加速度方向相反D.两列简谐波相遇时会发生干涉现象【答案】BC【解析】A．两列波在同种均匀介质中，波速相等，故A错误；B．根据图乙知，P、Q形成的两列波的周期分别为根据知，P、Q形成的两列波的波长之比为，故B正确；C．时，P在平衡位置下方，加速度向上指向平衡位置，Q在平衡位置上方，加速度向下指向平衡位置，故P和Q振动的加速度方向相反，故C正确；D．根据知，两列波的频率不同，不能发生干涉现象，故D错误。故选BC。第II卷（非选择题共40分）计算题（满分40分，其中13题12分，14题12分，15题16分，每小题需写出必要的解题步骤，只有答案不得分）13．2021年5月22日2时4分，青海省果洛市玛多县发生了7.4级地震，该次地震是继汶川地震之后发生的震级最高的一次地震。已知地震波中既有横波又有纵波。甲是地震波中的一列横波在时刻的波形图，乙为由这列横波引起的处质点的振动图像，如图所示。（1）现测得该横波从震中（指地震震源正上方的部分地面）传到成都所用时间为3分钟，求震中与成都的距离；（2）判断该列横波的传播方向并确定时的质点的位移。【答案】（1）720km；（2）-10m【解析】（1）由图可知波长为4km，周期为1s，为则由波速公式和距离公式有带入数据解得x=720km（2）由乙图可知，t=0时刻质点沿y轴负方向运动，则波沿x轴负方向传播，又有T=1s，t=1.75s，即，则由图时的质点的位移为-10m。14.（2023全国甲卷）分别沿x轴正向和负向传播的两列简谐横波P、Q的振动方向相同振幅均为5cm，波长均为8m，波速均为4m/s。时刻，P波刚好传播到坐标原该处的质点将自平衡位置向下振动；Q波刚好传到处，该处的质点将自平衡置向上振动。经过一段时间后，两列波相遇。（1）在答题卡给出的坐标图上分别画出P、Q两列波在时刻的波形图（用虚线，Q波用实线）；（2）求出图示范围内的介质中，因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的平衡位置。【答案】（1）；（2）见解析【解析】（1）根据得可知时P波刚好传播到处，Q波刚好传播到处，根据上坡下坡法可得波形图如图所示（2）根据题意可知，P、Q两波振动频率相同，振动方向相反，两波叠加时，振动加强点的条件为到两波源的距离差解得振幅最大的平衡位置有、振动减弱的条件为解得振幅最小的平衡位置有、、15.我国科学家首创的超声消融术是一种超声波聚焦病灶部位进行照射治疗的先进技术。如图（a）所示，一列超声波从介质1进入介质2中继续传播，A、B、C为传播方向上的三个点。图（b）为t=0时刻，介质1中A质点附近的波形图。此时，波恰好传播至介质2中的B点，图（